Элементы графической нотации диаграммы деятельности

Диаграмма деятельности и особенности ее построения

При моделировании поведения проектируемой или анализируемой программной системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и процедурной реализации выполняемых системой операций. Для этой цели, как правило, используются блок-схемы или структурные схемы алгоритмов. Каждая такая схема акцентирует внимание на последовательности выполнения определенных процедур или элементарных операций, которые в совокупности приводят к получению желаемого результата.

С увеличением сложности системы строгое соблюдение определенной последовательности выполняемых действий приобретает большое значение. Попытка заварить кофе холодной водой может испортить порцию напитка. Нарушение последовательности операций при ремонте двигателя приводит к его поломке или выходу из строя. Еще более катастрофические последствия могут произойти в случае отклонения от установленной последовательности действий при взлете или посадке авиалайнера, запуске ракеты, регламентных работах на АЭС.

Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на диаграммах деятельности также присутствуют обозначения состояний и переходов. Отличие заключается в семантике состояний, которые используются для представления деятельности и действий, а также в отсутствии на переходах сигнатуры событий. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некой операции, а переход в следующее состояние происходит только после завершения выполнения этой операции. Диаграмма деятельности представляется в форме графа деятельности, вершинами которого являются состояния действия или деятельности, а дугами - переходы от одного состояния действия к другому.

Диаграммы деятельности - частный случай диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних действий и деятельности. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения. При этом каждое состояние может являться выполнением операции определенного класса либо ее части, позволяя использовать диаграммы деятельности для описания реакций на внутренние события системы.

В контексте языка UML деятельность представляет собой совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом. При этом отдельные элементарные вычисления могут приводить к результату или действию. На диаграмме деятельности отображается логика или последовательность перехода от одной деятельности к другой, при этом внимание фиксируется на результате деятельности. Сам же результат может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения. Диаграмма деятельности предназначена для моделирования поведения систем, хотя время в явном виде отсутствует на этой диаграмме. Ситуация здесь во многом аналогична диаграмме состояний, однако имеет ряд особенностей.

Состояния деятельности и действия

Состояние деятельности (activity state) - состояние в графе деятельности, которое служит для представления процедурной последовательности действий, требующих определенного времени.

Переход из состояния деятельности происходит после выполнения специфицированной в нем ду-деятельности, при этом ключевое слово do в имени деятельности не указывается. Состояние деятельности не может иметь внутренних переходов, поскольку оно является элементарным. Деятельность, описанная в состоянии деятельности, не может быть прервана никакими внешними событиями. Обычное использование состояния деятельности заключается в моделировании подпроцесса выполнения отдельных алгоритмов или процедур.

Состояние действия (action state) - специальный случай состояния с некоторым входным действием и, по крайней мере, одним выходящим из состояния переходом.

Переход из состояния действия происходит после завершения входного действия. Состояние действия не может иметь внутренних переходов, поскольку оно является элементарным. Обычное использование состояния действия заключается в моделировании шага выполнения алгоритма или процедуры в рамках одного потока управления.

Графически состояния деятельности и действия изображаются одинаковой фигурой, напоминающей прямоугольник, боковые стороны которого заменены выпуклыми дугами (рис. 11.1). Внутри этой фигуры записывается имя состояния деятельности (рис. 11.1, а) или действия (рис. 11.1, б) в форме выражения (expression), которое должно быть уникальным в пределах одной диаграммы деятельности.

Рис. 11.1. Графическое изображение состояний деятельности и действия

Действие может быть записано на естественном языке, псевдокоде или языке программирования. Никаких дополнительных или неявных ограничений при записи действий не накладывается. Рекомендуется в качестве имени простого действия использовать глагол с пояснительными словами (рис. 11.1, а). Если же действие может быть представлено в формальном виде, то целесообразно записать его на том языке программирования, на котором предполагается реализовывать разрабатываемый проект (рис. 11.1, б).

Иногда возникает необходимость представить на диаграмме деятельности сложное действие, в свою очередь, состоящее из нескольких более простых. В этом случае можно использовать специальное обозначение так называемого состояния под-деятельности.

Состояние под-деятельности (subactivity state) - состояние в графе деятельности, которое служит для представления неатомарной последовательности шагов процесса.

Это состояние является графом деятельности и обозначается специальной пиктограммой в правом нижнем углу символа состояния действия (рис. 11.2). Данная конструкция может применяться к любому элементу языка UML, который поддерживает "вложенность" своей структуры. При этом пиктограмма может быть дополнительно помечена типом вложенной структуры.

Рис. 11.2. Графическое изображение состояния под-деятельности

Каждая диаграмма деятельности должна иметь единственное начальное и конечное состояния. Они имеют такие же обозначения, как и на диаграмме состояний. При этом каждая деятельность начинается в начальном состоянии и заканчивается в конечном состоянии. Саму диаграмму деятельности принято располагать таким образом, чтобы действия следовали сверху вниз или слева направо. В этом случае начальное состояние будет изображаться в верхней или левой части диаграммы, а конечное - в ее нижней или правой части. В интересах удобства визуального представления на диаграмме деятельности допускается изображать несколько конечных состояний. В этом случае все их принято считать эквивалентными друг другу.